《人工智能基础》教学大纲
一、课程基本信息
中文名称：人工智能基础
英文名称：BasisofArtificialIntelligence
课程编码：10S4008B
课程类别：专业选修课程
总学时：32(理论学时28;实验学时4)
总学分：2
适用专业：智能制造工程
先修课程：微机原理
开课系部：机电工程系
二、课程的性质、课程目标及其对毕业要求的支撑
1、课程性质
人工智能是智能制造的主要组成部分之一，属于机械设计制造及其自动化专业、机械电子工程专业和智能制造专业的专业选修课和职业教育课程。人工智能主要研究解释模拟人类智能、智能行为及其规律的一门学科，其主要任务是建立智能信息处理理论，进而设计可以展现某些近似于人类智能行为的计算机系统。
2、课程目标
课程目标1：通过本课程的学习，学生可以掌握人工智能基本原理、方法与应用领域;
课程目标2：了解人工智能常用的知识表示技术、搜索技术、自动推理技术等;
课程目标3：通过专家系统、机器学习等的了解与学习为今后处理相关智能学科奠定基础。
课程目标4：通过课程实验，了解人工智能技术原理实现的基本方法。
课程目标5：结合智能制造发展的前沿和我国人工智能发展史，对学生进行爱国主义教育和职业教育。
3、课程目标对毕业要求的支撑
三、课程教学基本要求
第一章绪论
[教学内容与要求]
了解人工智能的定义;了解人工智能的起源与发展;了解人工智能的各种认知观;了解人工智能的研究目标和研究内容;了解人工智能的研究与计算方法;了解人工智能的研究与应用领域。了解我国人工智能发展史。
[教学重点]
人工智能的定义，人工智能的各种认知观，人工智能的研究与应用领域，中国人工智能发展史。
第二章知识表示方法
[教学内容与要求]
掌握状态空间表示法、一阶谓词逻辑表示法和产生式表示法;了解语义网络表示法、框架表示法、本体技术表示法等。
[教学重点]
状态空间表示法，一阶谓词逻辑表示法，产生式表示法。
[教学难点]
一阶谓词逻辑表示法
第三章确定性推理
[教学内容与要求]
1)了解推理的定义、推理方式及其分类、推理的控制策略。
2)图搜索技术
了解图搜索策略;掌握宽度优先和深度优先搜索等盲目式搜索方法;了解启发式搜索与或树搜索。
3)基于谓词的逻辑机器推理
了解子句、子句集等概念;会将任一谓词公式转化成子句集;掌握消解原理、消解推理规则、消解反演的求解过程;了解常见消解策略：删除策略、支持集策略线性输入策略、单文字子句策略和祖先过滤策略等;会用消解原理求取问题的答案。
[教学重点]
推理的控制策略，盲目式搜索，子句集，消解原理。
[教学难点]
启发式搜索，消解原理。
第四章专家系统
[教学内容与要求]
了解专家系统概念、特点;理解专家系统的结构和建造步骤;了解基于产生式规则的专家系统的结构、特点和设计方法。
[教学重点]
专家系统的特点。
[教学难点]
专家系统的结构和建造步骤。
第五章计算智能
[教学内容与要求]
了解计算智能与传统人工智能的区别。了解人工神经网络的特征和发展;了解神经网络的典型模型及其算法;掌握基于神经网络的知识与推理。了解进化算法和遗传算法。
[教学重点]
人工神经网络的特征，基于神经网络的知识与推理。
[教学难点]
基于神经网络的知识与推理。
第六章机器学习
[教学内容与要求]
了解机器学习的定义和发展史;掌握机器学习的主要策略和基本结构;了解归纳学习、决策树学习、类比学习、解释学习和深度学习等机器学习方法。
[教学重点]
机器学习的主要策略和基本结构。
根据本课程内容，课程内容对课程目标的支撑如下：
四、有关教学环节的要求
1、教学方法
教学方法包括理论知识、课堂讨论、自学和答疑。
(1)理论知识：以教师课堂讲授为主，读阅参考文献、书籍为辅。
(2)课堂讨论：由教师布置内容、提供参考书，学生自己准备，课堂上围绕提出的问题进行讨论。
(3)自学：由教师布置自学内容，提出重点，知道学生学习。
(4)答疑：针对课程的重点和难点及学生提出的问题，教师组织进行答疑。
2、教学手段
在教学过程中要掌握传授知识和培养智能的辩证关系，特别注意培养学生的分析问题和解决问题的能力，始终贯彻教书育人的思想。讲授应灵活多样，始终贯彻启发式教学，做到重点突出、层次清楚、联系实际。
3、作业要求
要求学生在查阅资料的基础上独立完成课后作业，作业整齐认真，书写规范。
4、课程考试：
考核方式为考查，期末考试采用闭卷或论文写作方式进行。
五、学时分配
六、使用教材与主要教学参考书
1、教材
王永庆.人工智能原理与方法.西安：西安交通大学出版社，2008.
2、参考书目
蔡自兴.人工智能及其应用(第5版).北京：清华大学出版社，2016
王万良.人工智能导论(第4版).北京：高等教育出版社，2019.
廉师友.人工智能技术导论.西安：西安电子科技大学出版社，2004.
执笔教师：陈周娟教研室主任：孙培禄教学系(部)主任：许宝卉
人工智能时代需要怎样的教师
“我的工作会被机器人取代吗？”人工智能的迅猛发展，让越来越多的人开始担心自己的“饭碗”。而随着人工智能进军教育领域，许多教师也开始忧虑起来：“机器人会让我失业吗？”
实际上，这种担心并非空穴来风。2016年5月，美国佐治亚理工学院计算机科学教授艾休克·戈尔，在自己的网络课程中，将一款聊天机器人安排为自己的助教。这一聊天机器人在后台回答问题的功能非常强大，学生们根本没有注意到自己的聊天对象是机器人。人工智能会取代教师吗？
教师被人工智能替代的几率为0.4%
“如果你的工作包含以下三类要求，那么你被机器人取代的可能性非常小：社交能力、协商能力以及人情练达的艺术；同情心以及对他人真心实意的扶助和关切；创意和审美。”北京师范大学教育学部副部长余胜泉说，“反之，如果你的工作符合以下特征，那么被机器人取代的可能性就非常大：无需天赋，经由训练即可掌握的技能；大量的重复性劳动，每天上班无需过脑，但手熟尔；工作空间狭小，坐在格子间里，不闻天下事。”
余胜泉告诉记者，英国广播公司（BBC）基于剑桥大学研究者的数据体系，分析了365种职业未来的“被淘汰概率”。其中，电话推销员、打字员、银行职员等职业，分别以99.0%、98.5%、96.8%概率，被列为可被人工智能取代的职业；而艺术家、心理医生、教师等职业，分别以3.8%、0.7%、0.4%的概率，被列为最不可能被人工智能取代的职业。
“BBC分析认为，教师被机器人替代的概率只有0.4%，但英国教育专家AnthonySeldon则预测现在离人类教师消失只剩下3000天。孰是孰非呢？”《华东师范大学学报（教育科学版）》主编杨九诠说，“我想不可能有也不应该有肯定的答案。但值得注意的是，此‘教师’已非彼‘教师’。在未来新的社会样态、教育样态、知识样态和学习样态中，教师的思想观念、心智结构、生活方式和角色意识等，以及教师与社会、组织、学生、同行的关系，都可能发生颠覆性的全新变化。”
“传道、授业、解惑，是教师的主要职责。随着人工智能的出现，智能机器人可以代替教师传授知识、解疑答难、展示方法、考试阅卷，但在‘传道’这一块是替代不了的。”新疆呼图壁县教科局局长朱新宇说。
“目前的智能教学系统还是对优秀教师的模拟，建立教师模型、学生模型、教学法模型和交互模型等。所以说，人工智能远远谈不上对教师、特别是优秀教师的直接威胁。我们可以将人类智慧编码输入电脑，但不可能将电脑芯片植入一个健康的大脑。”北京大学教育学院教育技术系教授贾积有说。
人工智能将是教师的得力助手
“人工智能不可能取代教师，而是要成为师生的强大助手，可大幅提升教与学的效率和效果，所以学校应积极拥抱人工智能。”科大讯飞轮值总裁吴晓如说。贾积有也表示，人工智能技术在教育领域的应用与传统教学方法相比具有比较显著的正面影响。
贾积有介绍，数据挖掘技术应用到教育上，可以实现教育决策和管理的民主化及科学化；学习分析技术可以帮助教育者更好地实施个性化和适应性教学活动，也可以帮助学习者更准确地认识自己，开展针对性学习，改进学习效果，提高学习效益；模式识别技术如情感识别等可以自动识别学生的情感状态，以便实施适应性教学；自然语言处理技术一方面可以作为辅助工具应用到语言教学上,促进学生听说读写译各个方面的发展，另一方面作为人机交互手段应用到智能教学系统上，实现自动答疑。
余胜泉也认为，人工智能在教育未来的许多方面，如自动出题与批阅、学习障碍诊断与及时反馈、问题解决能力测评、学生心理素质测评与改进、青少年体质健康实时监测、学生成长发展指导、智能学习伴侣、个性化智能教学、综合素质评价报告等方面，都可以承担起教师的角色。
“人工智能将引发现代教与学的革命，众多语音图像识别、可穿戴设备、虚拟现实成像技术渗入课堂，使得现行的教学媒介、师生评价反馈、深度学习等都发生改变，学生个性化、任务单式的学习，团队项目式的学习，多学科的统整融合实践等，都将在智能设备的支持下变得更便捷。”广东省深圳市南山区后海小学校长蒋和勇说。
“人要驾驭机器，而不能被机器奴役。”北京市第十八中学校长管杰表示，有了人工智能的辅助，教师可以腾出更多的时间和精力，创新教育内容、改革教学方法，让教育变得更好。教师就不再仅仅是知识的传授者，还是满足学生个性化需求的教学服务提供者、设计实施定制化学习方案的成长咨询顾问，成为学生学习的陪伴者、动力的激发者、情感的呵护者，真正成为学生“灵魂的工程师”。
不会使用人工智能的教师有可能被淘汰
“显然，未来的优秀教师将是那些善于使用人工智能的教师，教师要主动拥抱人工智能。”教育部基础教育课程教材发展中心主任田慧生说，“我们应该积极面对人工智能带来的挑战，同时提高自身的自主学习能力，培养创造力。创新思维的培养，就是要呵护学生的好奇心和求知欲，鼓励学生发现问题。”
“人工智能不能取代教师，但是使用人工智能的教师却能取代不使用人工智能的教师。”余胜泉说，未来的教育是人与人工智能协作的时代，充分发挥机器与人类不同的优势是提高教育生产力的关键，人工智能将会取代简单重复的脑力劳动，教师要发挥人类的创新、复杂决策、情感关怀激励等优势。
朱新宇认为，在人工智能时代，教师教学必须抓住3个核心：一是教授学生有价值的知识，同时培养学生探寻知识的兴趣、欲望和方法；二是培养学生良好的品行；三是启发学生寻找人生的价值和意义。
“最基础的教育，将不再需要教师；而‘更好教育’的需求以及市场选择中不同的支付渠道和交换方式，将大大提升教师的薪资水平和社会地位。”杨九诠认为，“教师将成为未来社会不同类型、不同规模的学习中心重要的共同规划者和运行者，从而成为社会与教育的协同创生力量；在工作性质和社会筛选的相互作用下，教师的道德水平将提升到新的境界，甚至可以想象，未来教师的薪资中将可能包含社会供养的成分。”
教育部教师工作司司长、北京外国语大学党委书记王定华说，教师要不断增长本领，善用人工智能，提高教学效果，扩展知识疆域，调动学生兴趣，不能对其漠然置之、不屑一顾。同时，教师也要体现主体地位，永做学校主人，关注学生成长。人不仅是学习知识的认知体，更是有血有肉的生命体。教师职业必将长期存在，人工智能则发挥必要辅助。
“面对信息技术和人工智能的日新月异，有关大学和中小学应加快教师发展信息化步伐，主动拥抱人工智能，进一步推动信息技术在教育教学、教育管理、教育服务过程中的应用，利用智能技术支撑人才培养模式的创新，支撑教学方法的改革，持续不断地造就一批又一批掌握信息技术、具有创新思维的教师。”王定华说。（本报记者苏令）
人工智能给未来教育带来深刻变革
当前，在云计算、大数据、物联网、互联网、智能识别、知识管理等新技术新理念快速发展和经济社会需求的双重驱动下，信息技术疾步迈入智能化阶段。国内外高科技公司纷纷布局人工智能、国务院出台《新一代人工智能发展规划》等表明，人工智能发展迎来了新纪元。
因此，当教育信息化基础设施尚在普及完善、“互联网+”和教育尚在互相催化融合时，人工智能作为信息技术的更高发展阶段，毫无疑问会深层次推动教育教学改革与创新发展，进而给未来教育带来机遇和挑战。
一方面，人工智能改变了育人目标。正如机器取代简单的重复体力劳动一样，人工智能将取代简单的重复脑力劳动，司机、翻译、客服、快递员、裁判员等都可能成为消失的职业，传统社会就业体系和职业形态也将因此发生深刻变化。适应和应对这种变化与趋势，教育必须回归人性本质，必须褪去工业社会的功利烙印。当人工智能成为人的记忆外存和思维助手时，学生简单地摄取和掌握知识以获取挣钱谋生技能的育人目标将不再重要。教育应更加侧重培养学生的爱心、同理心、批判性思维、创造力、协作力，帮助学生在新的社会就业体系和人生价值坐标系中准确定位自己。教育目标、教育理念的改变将加速推动培养模式、教材内容、教学方法、评价体系、教育治理乃至整个教育体系的改革创新。
另一方面，人工智能改变了校园环境。未来，校园环境信息化将向更高层次的智慧校园迈进，各种智能感知设备和技术无处不在。校长、教师、学生不知不觉已经镶嵌到有形的校园物理空间和无形的虚拟数据空间中。当学生踏进校园就可以完成签到，离开校园自动告知家人，进入教室多媒体设备已经开启，身体不适发出报警求助，上课开小差收到友情提醒，练习测验后生成学情分析报告……这些都表明，校园物理环境、教室教学环境、网络学习环境已经充分融合，实现了从环境的数据化到数据的环境化、从教学的数据化到数据的教学化、从人格的数据化到数据的人格化转变。校园看上去还是那个校园，却充满了人类的温度和智慧。
人工智能也改变了教师角色。有专家指出，“创意工作者”“人际连接者”和“复杂模式的判断者”这三类人是最不可能被人工智能替代的。教师这一职业同时满足这三类人的特点，因为教师必须适应变化的教学政策和教学环境，面向不同性格特点和需求的学生，处理多样化的教育教学问题。所以，人工智能并不能轻易取代教师这个职业。但在未来，人工智能可以改变教师的角色和作用。教师可以从低附加值的简单重复工作中自我解放，从而更加专注于构建和谐稳固的师生关系和促进学生全面长远发展。教师就不再仅仅是知识的传授者，而是满足学生个性化需求的教学服务提供者、设计实施定制化学习方案的成长咨询顾问。
另外，人工智能对学习范式进行了巨大改变。语音识别和语义分析技术可以用在口语测评，图像识别技术用在作文批改和拍照搜题，人工智能可以让每个孩子拥有自己的智慧学伴，只要用手机拍一下、扫一下、说一下、点一下，就会实现答案解析、打分点评，知识点、考点、难点的自动生成和推送。随着认知科学、脑科学和学习科学的快速发展，人机协同增强智能、群体集成智能成为人工智能发展的新方向。人工智能不仅能从知识关联和群体分层方面分析学生知识掌握情况、推送学习建议，更能从大脑思考方式、个体性格特点、所处环境特征等方面，为每个学生提供个性化、定制化的学习内容、方法，激发学生深层次的学习欲望。
人工智能不断演进，去往何处尚未可知，能否为人类所驾驭亦引发伦理担忧，对未来教育发展提供机遇的同时也带来一系列挑战。从近期来看，尤其要避免过度依赖和隐私泄露，这就需要教育避免过度依赖人工智能。人工智能绝非万能，涉及成人育人的教育领域绝不能盲从。对一道题解法的误判也许只影响一时，但对一个人成长的误判则可能影响一生。教师的高阶脑力活动和教学经验，学生的学习能力和逻辑思维习惯，绝非天生具有，往往需要低阶脑力劳动甚至体力劳动的重复训练和积累。过度依赖人工智能可能导致眼高手低、好高骛远，知其然不知其所以然，从而容易导致师生变相成为人工智能的助手和附庸，教师失去应用的教学能力和职业素养，学生失去独立思考的能力和健全的心智性格。
同时，也要避免疏于师生隐私保护。人工智能的技术基础和前提是海量的数据积累和训练挖掘，师生的社会属性数据和教学行为数据体量越大、维度越丰富、时间跨度越长，人工智能所提供的教学服务就越精确、学习建议就越科学、知识内容就越合理，产生的教育质量和效益就越显著，与之相伴的是师生隐私泄露的风险在急剧增加。人工智能可以为未来教育插上腾飞的翅膀，但绝不能以牺牲师生隐私为代价，必须保证师生对所收集数据的知情权、选择权、访问权、所有权和控制权，必须保证数据安全，防止泄露滥用。
未来已来，对于人工智能，教育不仅要在姿态方面迎接未来、在态度层面正视未来、在认知层面读懂未来，更要抓住机遇，直面挑战，在管理决策、教人育人等实践层面积极构建属于自己的美好未来。（作者系北京教育科学研究院教育信息中心副主任 唐亮）
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人工智能导论
为积极响应国家低碳环保政策，2021年秋季学期开始，中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书，仅提供电子版的认证证书服务，证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证，可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询，或者访问https://www.icourse163.org/verify，通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核，成绩达到课程考核标准的学生（每门课程的考核标准不同，详见课程内的评分标准），具备申请认证证书资格，可在证书申请开放期间（以申请页面显示的时间为准），完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项：
1. 根据国家相关法律法规要求，认证证书申请时要求进行实名认证，请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后，系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
人工智能需要学哪些课程
人工智能专业是中国高校人计划设立的专业，旨在培养中国人工智能产业的应用型人才，推动人工智能一级学科建设。2018年4月，教育部研究设立人工智能专业，进一步完善中国高校人工智能学科体系…
人工智能需要学习的基础课程首先你需要数学基础：高等数学，线性代数，概率论数理统计和随机过程，离散数学，数值分析
其次需要算法的积累：人工神经网络，支持向量机，遗传算法等等算法；当然还有各个领域需要的算法，比如你要让机器人自己在位置环境导航和建图就需要研究SLAM；总之算法很多需要时间的积累；
然后，需要掌握至少一门编程语言，毕竟算法的实现还是要编程的；如果深入到硬件的话，一些电类基础课必不可少；
人工智能一般要到研究生才会去学，本科也就是蜻蜓点水看看而已，毕竟需要的基础课过于庞大。
人工智能专业的主要领域是：机器学习人工智能导论（搜索法等）图像识别生物演化论自然语言处理语义网博弈论等。需要的前置课程主要有，信号处理，线性代数，微积分，还有编程（最好有数据结构基础）。
自学人工智能需要学的专业知识人工智能是一个综合学科，如楼上所说。而其本身又分为多个方面如神经网络、机器识别、机器视觉、机器人等。一个人想自学所有人工智能方面并不是很容易的一件事。对于你想知道人工智能在编程方面需要多深的要求。怎么说好呢无论C++还是汇编他都是一门语言主要会灵活运用。
大多机器人仿真都用的混合编程模式，也就是运用多种编程软件及语言组合使用。之所以这样是为了弥补语言间的不足。prolog在逻辑演绎方面比突出。C++在硬件接口及windos衔接方面比较突出，MATLAB在数学模型计算方面比较突出。如果单学人工智能算法的话prolog足以，如果想开发机器仿真程序的话VC++MATLAB应该多学习点。对于你想买什么书学习。我只能对我看过的书给你介绍一下，你再自己酌量一下。
人工智能算法方面:《人工智能及其应用》第三版、人工智能与知识工程。这两本感觉买一本就可以了~第一本感觉能简单并且全面点。这类书其实很多可是。大多内容都是重复的所以买一到两本即可。
机器视觉算法方面:《机器视觉算法与应用》这本书讲的大多都是工业化生产中机器视觉应用。从内容来说并不是很简单，建议不要当入门教材来学习。
机器人方面：新版《机器人技术手册》日译的书，可能是我当初在网里找到唯一一本比较全面实用的机器人方面的书。这本书由基础到应用以及一些机器人实际问题上讲述得很全面。强烈建议买一本。
人工智能专业发展历史2018年4月3日，中国高校人工智能人才国际培养计划启动仪式在北京大学举行。教育部将进一步完善中国高校人工智能学科体系，在研究设立人工智能专业，推动人工智能一级学科建设。教育部在研究制定《高等学校引领人工智能创新行动计划》，通过科教融合、学科交叉、进一步提升高校人工智能科技创新能力和人才培养能力。
2018年4月8日，西安交通大学人工智能拔尖人才培养试验班宣告成立，将于2018年面向全国招生。每年计划招生40人左右，高考招生选拔15人左右，校内新生选拔15人左右，少年班再选拔10人左右。